保水增稠剂改性粉煤灰砂浆性能的研究

0 前言
粉煤灰取代部分水泥在砂浆中应用,不但可以减少水泥的用量,降低水化热,降低成本,更能够改善砂浆的性能,提高砂浆的质量。但是,因为粉煤灰的活性比水泥低,掺量大时,对砂浆强度尤其是早期强度有较大的影响。所以采用复合保水增稠剂来改性粉煤灰砂浆性能以探求粉煤灰和保水增稠剂的最佳掺量及弥补保水增稠剂所表现出来性能不足之处。

1 原材料及试验方法
1.1 原材料
水泥:江苏竹箦水泥厂普通硅酸盐水泥P.O32.5 级
粉煤灰:常州电厂Ⅱ级灰,其各项性能如表1所示。

砂: 细度模数2.9,含泥量2.8%
外加剂:自行研制的保水增稠剂,其主要成分为纤维素酶,无机物矿粉等
水:日常自来水
1.2 试验方法
粉煤灰砂浆配合比试验按 JGJ 98-2000《砌筑砂浆的配合比设计规程》进行。并按 JGJ70-90《建筑砂浆基本性能试验方法》的规定,配制过程先加入原材料搅拌2~3min,再加入一定量的水搅拌,测试其密度、稠度、分层度和保水率,并制成 70.7mm×70.7mm×70.7mm的试块,在标准养护条件下分别养护7d和28d,测试其性能。砂浆配合比见表2。

注:粉煤灰和外加剂的用量为胶凝材料总用量的百分含量

2 实验结果及讨论
通过表3中的实验数据分析知,保水增稠剂掺量对砂浆的稠度和保水率都有一定的提高,可以看到在未掺保水增稠剂时,砂浆的稠度仅在26mm左右,保水率为75%左右。当掺入保水增稠剂后,砂浆的稠度将上升到90mm之多,保水率和28d强度也有一定的提高。这主要是因为保水增稠剂掺入到水泥砂浆中搅拌均匀后,保水增稠剂粒子和未水化的水泥颗粒一样均匀地分散在砂浆中,形成聚合物水泥浆体共混体系。水化后聚合物颗粒进一步聚集并粘附在水泥水化产物表面,形成聚合物网状结构膜[1]。这种聚合物的网结构把水泥水化产物、未水化水泥颗粒、集料连接在一起,形成胶的结构,使水泥水化产物、集料与聚合物交织缠绕在一起。因而改善了砂浆的的结构。当然,不同的掺量对砂浆性能的影响也不同,从实验中所选取的5种不同保水增稠剂掺量中可以看出,随着掺量的增大,各项性能指标有明显的提高,掺量达到2%时稠度、分层度和强度等指标均优于未掺或掺量较小时砂浆的性能,但随着掺量的继续增大,砂浆的性能又有所下降,这主要是由于掺量过大会影响水泥水化,所以一般掺2%左右的保水增稠剂较为适宜。

表4中为控制保水增稠剂掺量为2%时,不同粉煤灰掺量取代水泥用量后的各项砂浆性能数据。粉煤灰的掺入有助于减少水泥用量,从而降低砂浆成本,另一方面粉煤灰具有良好的操作性[2] [3]
。从表中也可以看出,随着粉煤灰的掺入,砂浆的稠度会越来越小,这可能是由于粉煤灰的吸水性,使得砂浆的稠度减小。但砂浆的保水率和分层度有所改善,且强度并没有出现明显的降低。粉煤灰掺量为30%时,强度等各项指标和未掺粉煤灰时相近,而继续增大粉煤灰的用量会使强度显著下降,从而不能满足生产要求。

表5为在粉煤灰砂浆中保水增稠剂的最佳用量的研究,相比较于水泥砂浆中的保水增稠剂的用量,在粉煤灰砂浆中保水增稠剂的用量并没有什么不同,最佳用量仍在2%左右。这也说明保水增稠剂主要是针对于水泥水化而作用的,对于粉煤灰并无十分明显的作用效果。同时也确定了保水增稠剂和粉煤灰的最佳用量。通过实验可知,保水增稠剂的加入有助于改善砂浆的工作性能,但本文所用的保水增稠剂尚也有不足之处,主要有掺入保水增稠剂之后,保水率并没有提高很大,强度增加也不十分明显,其主要原因可能是由于未掺加保水性好的甲基纤维素等材料。

3 结论
通过实验确定了自制保水增稠剂在水泥砂浆中的最佳用量约为胶凝材料用量的2%,掺加粉煤灰后,保水增稠剂的最佳用量仍保持在2%左右。同时也确定了粉煤灰的最佳用量约为胶凝材料用量的30%。实验说明,自制的保水增稠剂能在砂浆中对稠度、分层度、强度等性能有一定的改善,但同时也看到保水率并没有明显的提高,强度的增加也不十分明显。这在今后的实验中将进一步研究,以便能够进一步改变砂浆的性能。

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